Теория лабораторной работы

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости определяется методом капель. Исследуемая жидкость налита в стеклянную трубку, заканчивающуюся капилляром малого радиуса , из которого вытекает жидкость в виде капель.

Рассмотрим процесс образования капель. Вытеканию жидкости из капилляра препятствует поверхностная пленка, состоящая из молекул жидкости. Под воздействием силы тяжести пленка прогибается, растягивается, увеличивается, стремясь приобрести сферическую форму . В некоторый момент у капли появляется перетяжка («шейка»), радиус которой можно приблизительно считать равным радиусу капилляра (рис 9).

По окружности этой перетяжки действуют силы поверхностного натяжения, препятствующие отрыву капли. Силу поверхностного натяжения при отрыве капли можно подсчитать, зная радиус шейки :

(1)

В момент отрыва капли ее вес равен силе поверхностного натяжения , т.е.

(2)

Отсюда легко получить

. (3)

На практике вес одной капли определяют через объём нескольких капель и плотность жидкости.

, (4)

где и – масса и объем одной капли исследуемой жидкости, – плотность исследуемой жидкости; – количество капель исследуемой жидкости, содержащихся в объеме . Тогда:

(5)

Измерения и обработка результатов:

1. Налейте в бюретку исследуемую жидкость (1 – дистиллированная вода, 2 – технический спирт);

2. Отрегулируйте с помощью крана скорость истечения жидкости: число капель, отрывающихся в минуту, должно быть порядка .

3. Определите – количество капель воды, занимающих некоторый объем между соседними метками на трубке. Для этого, когда уровень воды сравняется с одной из верхних меток, начните считать капли. Счет прекратите, когда уровень жидкости сравняется с соседней нижней меткой.

4. Повторите эксперимент не менее 3 раз, изменяя объём вытекающей жидкости (измениться число капель ).

5. Занесите данные в таблицу и предъявите преподавателю.

 

№ опыта Темпера- тура жидкости . Радиус капилляра . Число капель Обьём капель Плотность жидкости Коэфициент поверхностного натяжения Доверитель-ный интервал
                 
                 
                 

 

 

Контрольные вопросы

17. Опишите механизм возникновения поверхностного натяжения жидкостей.

18. Дайте определение коэффициента поверхностного натяжения. Каков его физический смысл?

19. Чем обусловлено поверхностное натяжение жидкостей?

20. Выведите выражение для работы, которую нужно совершить, чтобы изменить площадь поверхности жидкости.

21. От чего зависит коэффициент поверхностного натяжения?

22. В чем заключаются явления смачивания и несмачивания?

23. Опишите причины капиллярных явлений.

24. Выведите рабочие формулы для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости для метода капель.

25. Дайте описание установки для измерений и порядок проведения эксперимента.

ЛИТЕРАТУРА

6. Физический практикум: Механика и молекулярная физика / под ред. проф. В.И. Ивероновой. – М.: Наука, 1967.

7. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. Термодинамика и молекулярная физика. – М: Физматлит, 2005-544.

8. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.3. Термодинамика и молекулярная физика. – Спб; M; Краснодар: Лань. 2005.

9. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. Школа, 2005.

10. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1985.

 


[1] О классе точности приборов см.: Указания к выполнению лабораторных работ, ч. 2 «Электричество и магнетизм».

[2] ГОСТ 8.207-76 устанавливает, что если Dxсист < 0,8, то следует пренебречь систематической составляющей погрешности и учитывать только случайную погрешность результата в виде . Если Dxсист > 0,8, то, наоборот, следует пренебречь случайной составляющей и результат измерений характеризовать его систематической погрешностью

 

[3] Строго говоря, погрешность результата измерения х следует выражать одной или двумя значащими цифрами. Две цифры оставляют при наиболее точных измерениях, а также в тех случаях, когда цифра старшего разряда числа, выражающего погрешность, меньше или равна 3.

1 e - греч. «эпсилон»

[4] Аксиальные векторы не связаны с определенной линией действия. Их можно перемещать в пространстве параллельно самим себе (свободные векторы).

 

1 За одно полное колебание тело проходит расстояние S =4A.

 

2 Момент инерции - скалярная величина, характеризующая распределения масс в теле и являющаяся наряду с массой мерой инертности тела при непоступательном движении.

Момент инерции тела J относительно произвольной оси равен сумме момента инерции этого тела Jc относительно оси, проходящей через центр масс тела параллельно рассматриваемой оси, и произведения массы тела m на квадрат расстояния а между осями: J = Jc + ma2.

1 Аксиальные векторы не связаны с определенной линией действия. Их можно перемещать в пространстве параллельно самим себе (свободные векторы).

2 См. лабораторную работу № 12.

1 Период простого колебания равен половине периода полного колебания.

1 Аксиальные векторы не связаны с определенной линией действия. Их можно перемещать в пространстве параллельно самим себе (свободные векторы).

[6] Градиент - мера возрастания или убывания в пространстве какой-л. физической величины при перемещении на единицу длины. Многие физические величины могут не только изменяться с течением времени, но и быть различными в разных точках пространства в один и тот же момент времени. Под «скоростью» понимают темп изменения физической величины во времени, а под «градиентом» — степень её изменения в пространстве.

1 Гомогенный - однородный по своему составу или происхождению.

2 Гетерогенный - состоящий из различных по составу, свойствам, происхождению частей.

1 Градиент – мера возрастания или убывания в пространстве какой-либо физической величины на единицу длины.

2 Триботехника – наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении.

1 Другое определение: фаза — гомогенная часть гетерогенной системы.

1 Необходимо обратить внимание на слова “единственным результатом»; запреты второго начала снимаются, если процессы, о которых идет речь, не является единственными.

 

2 то есть каждому состоянию соответствует определённое значение энтропии.

3 Знаком dQ обозначено то, что количество теплоты не является полным дифференциалом, так как зависит не только от начального и конечного состояния системы, но и от пути перехода.

4 Флуктуация – случайное отклонение величины, характеризующей систему из большого числа частиц, от её среднего значения.